(57)【要約】【課題】バンプを用いた接続方法において、隣り合うボンディングパッドの間隔が狭い場合でも、潰されたバンプが隣のバンプと接触し難くするとともに、従来よりも低温低圧力の圧着で確実な電気的接続が得られるようにする。【解決手段】バンプを基部２１と先端部２２とで構成する。基部２１は、ボンディングパッド１側の部分であり、直方体に形成されている。先端部２２は、基部２１より先端側の部分であり、基部２１をなす正方形の対向する二辺側から立ち上がる一対の板状体２２ａ，２２ｂからなる。両板状体２２ａ，２２ｂは、基部２１側から先端に向けて徐々に近づくように斜めに形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップおよび基板のいずれか一方の電極上に突起状電極を形成し、この突起状電極を他方の電極と接触させて所定温度で圧着することにより、両電極間を突起状電極により接続する半導体チップの接続方法において、
前記突起状電極を、前記一方の電極側の部分である基部と、この基部より先端側の先端部とで構成し、
前記先端部は、基部から立ち上がる板状体からなり、先端側の厚さが基部側より薄く形成されていることを特徴とする半導体チップの接続方法。
【請求項２】
半導体チップおよび基板のいずれか一方の電極上に突起状電極を形成し、この突起状電極を他方の電極と接触させて所定温度で圧着することにより、両電極間を突起状電極により接続する半導体チップの接続方法において、
前記突起状電極を、前記一方の電極側の部分である基部と、この基部より先端側の先端部とで構成し、
前記先端部は、基部の周縁部の対向する位置から立ち上がり、基部側から先端に向けて厚さが徐々に薄くなる一対の板状体からなり、両板状体は、基部側から先端に向けて互いに近づくように斜めに、且つ、先端が接触しないように形成されていることを特徴とする半導体チップの接続方法。
【請求項３】
基板との電気的接続をとるための電極上に、この電極側の部分である基部と、この基部より先端側の先端部と、からなる突起状電極が形成され、
前記先端部は、基部から立ち上がる板状体からなり、先端側の厚さが基部側より薄く形成されていることを特徴とする半導体チップの接続方法。
【請求項４】
基板との電気的接続をとるための電極上に、この電極側の部分である基部と、この基部より先端側の先端部と、からなる突起状電極が形成され、
前記先端部は、基部の周縁部の対向する位置から立ち上がり、基部側から先端に向けて厚さが徐々に薄くなる一対の板状体からなり、両板状体は、基部側から先端に向けて互いに近づくように斜めに、且つ、先端が接触しないように形成されていることを特徴とする半導体チップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップと基板を突起状電極により接続する半導体チップの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップを基板上に取り付けて電気的に接続する方法として、従来より「バンプ」と称される突起状電極を用いた方法が行われている。この方法では、半導体チップ上に複数の電極（ボンディングパッド）を形成するとともに、これに対応する複数の電極を基板側（基板またはリード等）に形成する。そして、いずれかの電極上にバンプを形成した後、両電極間の位置を合わせてバンプを熱圧着する。これにより、両電極間がバンプにより接着固定されて、電気的に接続される。
【０００３】
通常、突起状電極は、直方体、直方体の角部が面取りされたような形状、あるいは球形等に形状されている。これに対して、下記の特許文献１および２には、上面（突出端側の面）に凹部を有する形状の突起状電極が記載されている。ここで、特許文献１に記載された突起状電極の凹部は、リード（基板側の電極）がこの凹部に食い込むことを期待して設けたものである。特許文献２に記載された突起状電極の凹部は、リードをこの凹部に入れて位置決めを容易にするために設けたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１５９０３３号公報
【特許文献２】
特開平３−２２４２３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年の半導体素子の小型・高集積化に伴って、半導体チップ上に多数のボンディングパッドを高密度で形成することが要求されている。この要求に応えるために、隣り合うボンディングパッドの間隔を狭くすると、バンプを用いた接続方法の場合には、熱圧着で潰されたバンプが隣のバンプと接触し易くなる。
【０００６】
また、バンプを用いた接続方法では、熱圧着時の温度が３００℃程度と高温であり、加える圧力も１０００〜３０００Ｐａと大きいため、半導体チップに形成されている素子に損傷が生じる可能性も否定できない。逆に、高温高加圧で熱圧着を行わないと電気的接続が不十分になる恐れがある。
本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、バンプを用いた接続方法において、隣り合うボンディングパッドの間隔が狭くなっても、熱圧着で潰されたバンプが隣のバンプと接触し難く、しかも従来の熱圧着法よりも低い温度且つ低い圧力で確実な電気的接続が得られる方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、半導体チップおよび基板のいずれか一方の電極上に突起状電極を形成し、この突起状電極を他方の電極と接触させて所定温度で圧着することにより、両電極間を突起状電極により接続する半導体チップの接続方法において、前記突起状電極を、前記一方の電極側の部分である基部と、この基部より先端側の先端部とで構成し、前記先端部は、基部から立ち上がる板状体からなり、先端側の厚さが基部側より薄く形成されていることを特徴とする半導体チップの接続方法を提供する。
【０００８】
本発明の方法において、前記突起状電極の前記先端部は、基部の周縁部の対向する位置から立ち上がり、基部側から先端に向けて厚さが徐々に薄くなる一対の板状体からなり、両板状体は、基部側から先端に向けて互いに近づくように斜めに、且つ、先端が接触しないように形成されていることが好ましい。
本発明の方法によれば、このような特殊な形状の突起状電極が形成されているため、前記圧着時に、前記先端部をなす板状体が容易に潰れ、外側に広がり難い。特に、前記突起状電極が上述の好ましい形状である場合には、前記圧着時に、前記先端部をなす両板状体が、互いに内側に丸まりながら容易に潰れ、外側には広がり難い。
【０００９】
したがって、本発明の方法によれば、隣り合うボンディングパッドの間隔が狭くなっても、潰された突起状電極が隣の突起状電極と接触し難く、しかも従来の熱圧着法よりも低い温度且つ低い圧力で、確実な電気的接続が得られるようになる。
本発明はまた、本発明の接続方法に使用する半導体チップとして、基板との電気的接続をとるための電極上に、この電極側の部分である基部と、この基部より先端側の先端部と、からなる突起状電極が形成され、前記先端部は、基部から立ち上がる板状体からなり、先端側の厚さが基部側より薄く形成されていることを特徴とする半導体チップを提供する。
【００１０】
本発明はまた、本発明の接続方法に使用する半導体チップとして、基板との電気的接続をとるための電極上に、この電極側の部分である基部と、この基部より先端側の先端部と、からなる突起状電極が形成され、前記先端部は、基部の周縁部の対向する位置から立ち上がり、基部側から先端に向けて厚さが徐々に薄くなる一対の板状体からなり、両板状体は、基部側から先端に向けて互いに近づくように斜めに、且つ、先端が接触しないように形成されていることを特徴とする半導体チップを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１乃至３を用いて、本発明の一例（一実施形態）に相当する半導体チップの接続方法について説明する。
図１は、この接続方法で形成したバンプ（突起状電極）を示す斜視図である。図２は、このバンプの形成方法を示す断面図である。図３は、熱圧着時のバンプの潰れ方を示す正面図である。
【００１２】
図１に示すように、この実施形態では、半導体チップのボンディングパッド（一方の電極）１上に、基部２１と先端部２２とで構成されたバンプ（突起状電極）２が形成されている。基部２１は、ボンディングパッド１側の部分であり、平面視がボンディングパッド１と同じ正方形である、所定高さの直方体に形成されている。
【００１３】
先端部２２は、基部２１より先端側の部分であり、基部２１をなす正方形の対向する二辺側（周縁部の対向する位置）から立ち上がる一対の板状体２２ａ，２２ｂで構成されている。両板状体２２ａ，２２ｂは、基本的には、基部２１側から先端に向けて徐々に近づくように斜めに形成されているが、途中で僅かに外側に膨らんだ丸みを帯びた形状となっている。
【００１４】
両板状体２２ａ，２２ｂの間隔に関しては、基部２１との境界での間隔Ｋ１より少し離れた位置での間隔Ｋ２の方がわずかに大きく、さらに先端側に行くにつれて徐々に小さくなり、最先端での間隔Ｋ３が最も小さい。最先端での間隔Ｋ３は間隔Ｋ１の２／３程度である。
両板状体２２ａ，２２ｂの厚さは、基部２１側から先端に向けて徐々に薄くなっている。両板状体２２ａ，２２ｂの最も基部２１側の厚さＴ１は、基部２１の幅Ｗ１の１／６程度である。最も先端側の厚さＴ２は、最も基部２１側の厚さＴ１の３／８程度である。なお、両板状体２２ａ，２２ｂの最も基部２１側の厚さＴ１は、基部２１の幅Ｗ１の１／４以下であることが好ましい。
【００１５】
このバンプ２は例えば以下の方法で形成することができる。この方法では、バンプ２の先端部２２を突出方向で４層に分け、基部２１の形成後に、先端部２２の各層部分を基部２１側から順に形成している。ここでは、先端部２２の各層部分を、基部２１側から、第１部分、第２部分、第３部分、第４部分と称する。
先ず、図２（ａ）に示すように、半導体チップ１０のボンディングパッド１が形成されている面にフォトレジストを塗布して、露光および現像を行うことにより、ボンディングパッド１上に開口３１ａを形成して、ボンディングパッド１を露出させる。すなわち、半導体チップ１０上に、バンプ２の基部２１形成用のレジストパターン３１を形成する。
【００１６】
次に、電解金メッキ法により、このレジストパターン３１の開口部３１ａ内に金４を析出させる。これにより、バンプ２の基部２１が金で形成される。図２（ｂ）はこの状態を示す。
次に、図２（ｃ）に示すように、この状態の半導体チップ１０上に、バンプ２の先端部２２の第１部分を形成するためのレジストパターン３２を形成する。すなわち、図２（ｂ）の状態の半導体チップ１０の上にフォトレジストを塗布して露光および現像を行うことにより、バンプ２の先端部２２の第１部分に対応する形状の開口部３２ａ，３２ｂを、基部２１を構成する金４の周縁部の所定位置に形成する。
【００１７】
次に、電解金メッキ法により、このレジストパターン３２の開口部３２ａ，３２ｂ内に金５１ａ，５１ｂを析出させる。図２（ｄ）はこの状態を示す。
次に、バンプ２の先端部２２の第２部分、第３部分、および第４部分について同様の工程を行うことにより、これらの部分を順に形成していく。すなわち、第２部分用のレジストパターン３３を形成してその開口部に金５２ａ，５２ｂを析出させた後に、第３部分用のレジストパターン３４を形成してその開口部に金５３ａ，５３ｂを析出させた後に、第４部分用のレジストパターン３５を形成してその開口部に金５４ａ，５４ｂを析出させる。図２（ｅ）はこの状態を示す。
【００１８】
次に、アッシングを行ってレジストパターン３１〜３５を除去する。これにより、図１に示す形状の金製のバンプ２が半導体チップ１０のボンディングパッド１上に形成される。
なお、各レジストパターン３１〜３５の開口部は、レジスト膜面に対して垂直でなく、丸みを帯びたテーパ状に形成する必要があるが、露光時の焦点をレジスト膜の下面側に合わせることにより、このような開口部を形成することが可能である。
【００１９】
このようにしてバンプ２が形成された半導体チップ１０を、加熱炉内にて、図３（ａ）に示すように、支持台に支持された基板６の上方に、ボンディングパッド１と基板６側の電極（他方の電極）７とを合わせて配置し、半導体チップ１０の上方から荷重Ｐをかけることにより、バンプ２を熱圧着する。
この時、バンプ２は、図３（ｂ）に示すように、先端部２２をなす両板状体２２ａ，２２ｂが先端側から互いに内側に丸まりながら容易に潰れ、外側には広がらない。これにより、隣り合うボンディングパッド１の間隔が狭い場合でも、潰されたバンプ２が隣のバンプと接触することが防止される。なお、バンプ２の先端部２２は、圧着時の摩擦により表面が削られて新生面を出しながら潰れて、基板６側の電極７と接合される。
【００２０】
また、この実施形態では前記形状のバンプ２を金で形成していることから、他の金属で形成した場合よりも低温低圧力の条件で、バンプ２が潰れやすい。例えば、圧着時の温度が１５０℃、圧力が５００Ｐａであっても、確実な電気的接続が得られる。
したがって、この実施形態の方法によれば、従来の熱圧着法よりも低い温度且つ低い圧力で確実な電気的接続が得られるため、確実な電気的接続を得ながら、半導体チップに形成されている素子に損傷が生じることを防止できる。
【００２１】
なお、この実施形態では、バンプ２の先端部２２をなす両板状体２２ａ，２２ｂを、途中で僅かに外側に膨らんだ丸みを帯びた形状としているが、これに限定されず、基部２１側から先端に向けて徐々に近づくように斜めに、且つ直線状に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態で形成したバンプを示す斜視図である。
【図２】図１のバンプの形成方法を示す断面図である。
【図３】熱圧着時のバンプの潰れ方を示す正面図である。
【符号の説明】
１…ボンディングパッド（一方の電極）、１０…半導体チップ、２…バンプ（突起状電極）、２１…基部、２２…先端部、２２ａ，２２ｂ…板状体、３１ａ…開口、３１…基部形成用のレジストパターン、３２〜３５…先端部の第１〜第４部分を形成するためのレジストパターン、３２ａ，３２ｂ…先端部の第１部分に対応する形状の開口部、４，５１ａ〜５４ａ，５１ｂ〜５４ｂ…メッキにより析出させた金、６…基板、７…基板側の電極（他方の電極）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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